DE8803598U1

DE8803598U1 - Einrichtung zur Verminderung des induzierten Widerstandes an Rotorblättern von Windkraftanlagen

Info

Publication number: DE8803598U1
Application number: DE8803598U
Authority: DE
Original assignee: SEEL GERD 7519 WALZBACHTAL DE
Current assignee: SEEL GERD 7519 WALZBACHTAL DE
Priority date: 1988-03-17
Filing date: 1988-03-17
Publication date: 1989-04-20

Description

Beschreibung:

Einrichtung zur Verminderung des induzierten Widerstandes an Rotorblättern von Winkraftanlagen.

Aus der Strömunslehre ist bekannt, daß an Flügelenden von Tragflächen oder Rotoren der Druckunterschied zwischen der Druck- und Saugseite eines Profils kräftige Wirbelfelder, sogenannte Randwirbel hervorruft, die auch große Strömungsgeräusche verursachen. Diese Strömung, auch als induzierter Widerstand bezeichnet, steigt proportional im Quadrat des Auftriebsbeiwertes.

Der induzierte Widerstand vermindert die auftriebsgebende DrucKdifferenz zwischen Saug- und Druckseite. Um diese Eigenschaft von Tragflächen oder Rotoren in ihren Auswirkungen zu begrenzen, werden in der Praxis an den Flügelenden Endscheiben, Winglets oder ümlenkkanten installiert, die jedoch zu einer Erhöhung des Strömungswiderstandes führen. Zur Vermeidung von Randwirbel ist es weiterhin bekannt, an den Flügelvorderkanten bzw. an den Flügelhinterkanten besondere Klappen oder Vorflügel anzuordnen, durch die die Strömung an der ProfUunterseite angesaugt und der Profiloberseite zugeführt wird. Durch diese Energiezufuhr wird die Strömungsgeschwindikgkeit auf der Profiloberseite erhöht.

Die Erfindung besteht darin, eine Einrichtung zu schaffen, die ermöglicht, den induzierten Widerstand ohne hohe konstruktiven und fertigungstechnischen Aufwand zu verringern.

ErfindcrgenäÄ erfolgt die Lösung der Aufgabe durch die Anordnung mehrerer Flügel in Profilform an der Übergangszone eines Rotorblattes in einem bestimmten Anstellwinkel zueinander, Strömungsenergie von der Flügelunterseite 14 der einzelner Flügel durch Strömungsverdichtung zwischen den Flügeln 13 auf die Flügeloberseite 15 gebracht wird und dort expandiert, was zu einer Strömungsbeschleunigung auf der Flügeloberseite führt (Fig. 6)

Daduroh wird der Ablösepunkt der Orenzsehioht zur Flügelhinterkante 16 versohoben und der Druck auf Der Flügeloberseite 15 erhöht, welches auch zu einer Spaltung des Randwirbels in einzelne Wirbelzöpfe führt und dadurch der Qs

induzierte Widerstand'WProfn Keduzffert wird. Die Erfindung führt auch zu einer Verringerung der Strömungsgeräusche am Flügel.

Weitere Merkmale der Erfindung werden nachstehend an Hand des in den Zeichnungen dargestellten Rotors näher erläutert.

Es zeigt:

Fig. 1 ein normales Rotorblatt in einer Seitenansicht mit Angabe der Übergangszone und aufgesetztem Spaltflügel

Fig. 2 den Spaltflügel in einer Seitenansicht (Luvseite) ab der Übergangozone

Fig. 3 den Spaltflügel von vorn (Strömungseintritt) Fig. U den Spaltflügel von hinten (Strömungsaustritt)

Fig. 5 A bis E

Draufsicht auf den Flügel in horizontaler Schnittebene an der Übergangszone Schnitt A-A bis &tgr;&khgr;&khgr;&khgr;&agr;. Flügelende Schnitt E-E.

Fig. 6 Darstellung des Erfindergemäßen Strömungsverlaufes am SpaltflUgel.

Durch eire Ausgestaltung der Erfindung ist die Einrichtung zur Erzielung der angestrebten Druckverhältnisse dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Rotorblatt 11 (Fig. 1) nach 70% seiner Flügellänge 5 einzelne Flügel im Profilform (Fig 5 A) in dessen Profil an dieser Stelle (Ubergangszone 12) integriert sind und über ihre Länge in einem unbestimmten Verhältnis derart verwunden sind, daß

a. sich an der übergangazone 12 (Fig.1) die Flügel 1-5 (Fig.5A) einen Spalt minimaler Breite und ungleicher Lage zum Flügelende hin zu einem Spalt maximaler Breite und symmetrischer Lage erweitert 6-10 (Fig.5 E)

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b. sioh an der Ubergangszone 12 (Fig.1) die Lage des Flügel* profile aus einem negativen Verdrehwinkel kleiner 30 Orad (Fig.5 A) zum FlUgelende hin in einem unbestimmten Verhältnis zu einem positivem Verdrehwinkel kleiner 10 Orad 6-10 (Fig. 5 E) ausriohten.

Erfindergemäß kann die Lage und Verwindung der einzelnen Profile bei anderen Anlagen und Strömungsmaschinen durch Veränderung der Anstellwinkel zur Anpassung an die Idealströmung am Fußpunkt auch drehbar gelagert werden, um somit die Leistung an verschiedenen Strömungsmaschinen zu optimieren bzw. zu regulieren .

Die Erfindergemäße Einrichtung zur Verminderung des induzierten Widerstands kann in relativ wirtschaftliche Bauweise mit Faserverbundwerkstoffen hergestellt, und mittels Paßbolzen und Schraubverbindung an der Ubergangszone (12) befestigt werden.

Die Erfindung wirkt sich bei Rotoren von Windkraftanlagen besonders wirtschaftlich aus, da gerade bei Schnelläufern zur Erzeugung von Strom, bedingt durch die Rotationsbewegung die Geschwindigkeit an der Blattspitze besonders hoch ist und diese einen Großteil der Gesamtrotorwirkfläche darstellen. Durch die Erfindung können ca. 15-20 % höhere Leistungen aus der gleichen Rotorfläche bezogen werden, als mit normalen Rotorblättern. Die relativen Mehrkosten zur Herstellung eines Spaltflügels amortisieren sich durch die höhere Leistungsausbeut3 in relativ kurzer Zeit (abhängig vom Standort).

Bei der Erfindung entsteht als positiver «ebeneffekt eine Verminderung der Strömungsgeräusche, die bei Windkraftanlagen e*"t als störend empfunden werden.

Claims

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Anmelder:

Oerd Seel Schloßatr. 72

Walzbachtal 1

Titel:

Einrichtung zur Verminderung des induzierten Widerstandes an Rotorblättern von Windkraftanlagen

Schutzansprüche

1. Einrichtung zur Verminderung des induzierten Widerstandes, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem normalen Rotorblatt (11) einer Windkraftanlage ab ca. 70% seiner Flügellänge (Übergangszone 12), 5 einzelne Flügel in dessen Profil an dieser Stelle integriert sind (1-5) und derart verwunden sind, daß

a. sich an der Übergangszone (12) die Flügel aus einem Spalt minimaler Breite und ungleichmäßiger Lage (1-5) zum Flügelende hin zu einem Spalt maximaler Breite und gleichmäßiger Lage (6-10) erweitert.

b. sich an der Übergangszone (12) die Flügel aus einem negativen Verdrehwinkel (1-5) kleiner ?0 Grad zum Flügelende hin in einem bestimmten Verhältnis zu einem positiven Winkel bis kleiner 10 Grad (6-10) ausrichten.
2. Einrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß

die einzelnen Profile am Fußpunkt der Übergangszone (12) drehbar gelagert bzw. durch eine Stelleinrichtung in an sich bekannter Weise schwenkbar angeordnet sind.